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融合浓度平衡和菲克定律的新平衡优化器算法
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作者 张梦溪 马良 刘勇 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2023年第3期66-76,共11页
针对平衡优化器算法(equilibrium optimizer,EO)出现的收敛速度慢、算法精度不够、开发和搜索阶段信息不平衡等问题,提出了融合浓度平衡和菲克定律的新平衡优化器算法(new equilibrium optimizer,NEO)。根据布朗运动和扩散现象,不同浓... 针对平衡优化器算法(equilibrium optimizer,EO)出现的收敛速度慢、算法精度不够、开发和搜索阶段信息不平衡等问题,提出了融合浓度平衡和菲克定律的新平衡优化器算法(new equilibrium optimizer,NEO)。根据布朗运动和扩散现象,不同浓度区域的粒子采取不同的浓度平衡机制,改进算法平衡池,提高种群间的信息交流能力;在算法参数中引入幂函数和指数函数两种自适应因子,进一步平衡全局搜索和局部开发能力,使得粒子种群在解空间中进行广泛搜索和深度挖掘;根据菲克定律,在粒子位置更新公式中引入扰动机制,提高算法寻优精度和收敛速度。采用24个基准测试函数和Wilcoxon秩和检验,将NEO算法和其他智能优化算法进行仿真实验对比,结果表明NEO算法具有良好的优化性能。 展开更多
关键词 平衡优化器算法 浓度平衡 自适应因子 菲克定律
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菲克定律在氢扩散系数研究中的应用 被引量:11
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作者 刘菲 苏运星 +1 位作者 王仲民 潘顺康 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期841-846,共6页
菲克第一定律、菲克第二定律是氢扩散系数测定的理论依据,但测量时采用的不同初始条件和计算方法会对计算结果造成一定的偏差。针对氢扩散过程中两种初始状态("衰降暂态"、"升起暂态")对应的扩散系数的求解公式及... 菲克第一定律、菲克第二定律是氢扩散系数测定的理论依据,但测量时采用的不同初始条件和计算方法会对计算结果造成一定的偏差。针对氢扩散过程中两种初始状态("衰降暂态"、"升起暂态")对应的扩散系数的求解公式及对应电流进行了推导和分析,将理论依据与单电位阶跃的电化学实验方法中的实际模型相结合,得出了实际实验条件下不同初始状态对应的合理的计算方法、实验结果及各自不同的具体应用,通过比较证实"升起暂态"在实验控制方面较佳。 展开更多
关键词 菲克定律 电化学 单电位阶跃 氢扩散系数(D) 氢渗透
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菲克定律与扩散的热力学理论 被引量:38
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作者 何龙庆 林继成 石冰 《安庆师范学院学报(自然科学版)》 2006年第4期38-39,共2页
本文讨论了描述扩散现象的菲克定律与扩散的热力学理论,指出扩散的热力学理论可以描述包括逆扩散现象在内的众多扩散现象,并可导出菲克定律,因而比菲克定律具有更广泛的适用性。
关键词 扩散 逆扩散 菲克定律 化学势
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基于菲克第二定律的再生沥青中新旧沥青扩散融合研究
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作者 田小革 姚世林 +2 位作者 卢雪蓉 窦文利 昶慧芹 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期21-27,共7页
为了研究不同扩散时间、温度下新旧沥青扩散融合程度,制备了直径为25 mm,厚度为2 mm的老化沥青与新沥青双层沥青试样进行动态剪切流变试验;采用复数剪切模量G*作为双层沥青试样性能的表征参数,基于菲克第二定律理论计算了具有不同融合... 为了研究不同扩散时间、温度下新旧沥青扩散融合程度,制备了直径为25 mm,厚度为2 mm的老化沥青与新沥青双层沥青试样进行动态剪切流变试验;采用复数剪切模量G*作为双层沥青试样性能的表征参数,基于菲克第二定律理论计算了具有不同融合程度双层试样的G*理论值,从而采用迭代法并根据G*实测值计算出双层沥青试样中新旧沥青的融合程度;利用双因素方差分析评价了时间、温度对扩散融合程度的显著性。结果表明:复数剪切模量可以描述再生沥青中新旧沥青扩散融合且与新沥青掺量具有很好的线性关系,可作为性能变化的表征参数;70#基质沥青与90#基质沥青具有相同量级的扩散速率,均为10^(-7)左右,两种再生沥青的扩散速率随温度变化均呈指数增长;由双因素方差分析看出,扩散时间及温度对新旧沥青扩散融合程度都具有显著影响。 展开更多
关键词 道路工程 复数剪切模量 菲克第二定律 扩散模型 扩散系数
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应用拉普拉斯变换和留数法求解常见非稳态扩散情况下的菲克定律 被引量:8
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作者 丁锐 桂泰江 +1 位作者 蒋建明 余海斌 《数学的实践与认识》 北大核心 2017年第1期271-279,共9页
介绍了三维和一维扩散下的菲克定律,以及两类涉及到扩散的实际问题,即求扩散粒子通过曲面的扩散通量和求解扩散粒子的浓度分布.通过拉普拉斯变换和复变函数相关数学理论,求解了菲克扩散定律在无限长介质和有限长介质两种非稳态扩散情况... 介绍了三维和一维扩散下的菲克定律,以及两类涉及到扩散的实际问题,即求扩散粒子通过曲面的扩散通量和求解扩散粒子的浓度分布.通过拉普拉斯变换和复变函数相关数学理论,求解了菲克扩散定律在无限长介质和有限长介质两种非稳态扩散情况下的解.粒子在无限长介质中的非稳态扩散和浓度分布可通过方程φ(z,t)=Φ·erfc(z/2DT^(1/2))表示.方程为余补高斯误差函数.粒子在有限长介质中的非稳态扩散和浓度分布可通过方程φ(z,t)=Φ+Φ·4/π∑_(n=1)^(+∞)((-1)~n)/(2n-1)cos[z/L(n-1/2)π]e^((D_t)/(L^2)(n-1/2)~2π~2)表示.该方程为无限加和形式,当n≥100000时,φ可以精确到小数点后6位,在方程的图像上不再能观察出由n的取值造成的误差.从方程的图像可得到粒子在扩散介质中达到饱和的时间或粒子扩散到z=0处的时间等具有重要物理意义的参数. 展开更多
关键词 菲克定律 无限扩散 有限扩散 拉普拉斯变换 复变函数
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利用菲克扩散定律计算脱碳层厚度 被引量:6
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作者 段正祥 余际星 +1 位作者 吴昶 鲁建伟 《锻压装备与制造技术》 2008年第4期73-75,共3页
碳素钢在热处理时,当组织为奥氏体时的高温有氧环境中,伴有脱碳现象。脱碳严重时,导致工件力学性能下降,甚至报废。本文采用菲克扩散定律,对碳素钢在高温有氧环境中脱碳动力学问题进行探讨,给出了钢材表层碳含量与温度、时间的物理关系。
关键词 材料失效与保护 脱碳层 碳钢 菲克扩散定律
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菲克定律
7
《数理化学习(初中版)》 2022年第7期2-2,共1页
菲克定律是德国生理学家阿道夫·菲克于1855年提出的,指在不依靠宏观的混合作用发生的传质现象时,描述分子扩散过程中传质通量与浓度梯度之间关系的定律。1858年,菲克参照傅里叶于1822年建立的热传导方程,建立了描述物质从高浓度区... 菲克定律是德国生理学家阿道夫·菲克于1855年提出的,指在不依靠宏观的混合作用发生的传质现象时,描述分子扩散过程中传质通量与浓度梯度之间关系的定律。1858年,菲克参照傅里叶于1822年建立的热传导方程,建立了描述物质从高浓度区向低浓度区迁移的扩散方程。菲克第一定律指出:在任何浓度梯度驱动的扩散体系中,物质将沿其浓度场决定的负梯度方向进行扩散,其扩散流大小与浓度梯度成正比。 展开更多
关键词 热传导方程 扩散方程 菲克定律 浓度梯度 低浓度区 分子扩散 扩散流 菲克第一定律
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菲克定律
8
《数理化学习(高中版)》 2022年第7期F0002-F0002,共1页
菲克定律是德国生理学家阿道夫·菲克于1855年提出的,指在不依靠宏观的混合作用发生的传质现象时,描述分子扩散过程中传质通量与浓度梯度之间关系的定律。
关键词 菲克定律 分子扩散 传质现象 混合作用 浓度梯度 传质通量 阿道夫
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煤屑瓦斯菲克扩散的数值模拟 被引量:3
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作者 秦跃平 郝永江 +2 位作者 刘鹏 刘伟 王健 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第7期871-876,共6页
为研究煤屑瓦斯的放散规律,采用理论分析和数值模拟的方法,利用Fick定律建立煤屑瓦斯放散方程并进行无因次化,通过有限差分对方程进行离散,并编制VB程序解算,得到4种粒径的煤屑在不同初始瓦斯压力下累积解吸量随时间的变化.研究结果表明... 为研究煤屑瓦斯的放散规律,采用理论分析和数值模拟的方法,利用Fick定律建立煤屑瓦斯放散方程并进行无因次化,通过有限差分对方程进行离散,并编制VB程序解算,得到4种粒径的煤屑在不同初始瓦斯压力下累积解吸量随时间的变化.研究结果表明:扩散率函数和时间呈线性变化,扩散参数与扩散速度呈正相关即扩散系数是一个表征煤屑瓦斯扩散速度快慢的参数. 展开更多
关键词 菲克定律 无因次 有限差分 累积解吸量 扩散率函数 线性变化
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改性甲基二苯乙炔基硅烷复合材料耐湿热性能
10
作者 白小陶 贾宇翔 +4 位作者 胡文杰 张晓晖 蒋峰光 刘敏 周权 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第5期19-24,共6页
采用改性双马来酰亚胺(GBMI)共混改性甲基二苯乙炔基硅烷(MDPES)树脂,并以此为树脂基体制备了GF/MDPES-GBMI复合材料。通过吸水、脱水实验及理论计算,研究GF/MDPES-GBMI复合材料吸湿、脱水行为和湿热老化对复合材料界面的影响。结果表明... 采用改性双马来酰亚胺(GBMI)共混改性甲基二苯乙炔基硅烷(MDPES)树脂,并以此为树脂基体制备了GF/MDPES-GBMI复合材料。通过吸水、脱水实验及理论计算,研究GF/MDPES-GBMI复合材料吸湿、脱水行为和湿热老化对复合材料界面的影响。结果表明,随着MDPES-GBMI树脂中GBMI含量的增加,复合材料的扩散系数由0.0193 mm^(2)/s下降为0.0147 mm^(2)/s,渗透系数大幅度降低,由9.94×10^(-4)mm^(2)/s下降为1.84×10^(-4)mm^(2)/s,同时平衡吸水率和平衡脱水率也有所降低。虽然复合材料的弯曲强度在湿热老化后有所下降,但干燥后性能即可恢复。水分子以准自由态形式存在于GF/MDPES-GBMI复合材料的孔隙中,吸水和脱水规律遵循Fick第二定律。 展开更多
关键词 双马来酰亚胺 硅炔杂化树脂 复合材料 湿热老化 菲克定律
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WPT-FLA-RELM模型的马鹿塘水电站入库日径流多步预测
11
作者 高雪梅 崔东文 《云南水力发电》 2023年第11期56-62,共7页
为提高水电站入库径流多步预测精度,精准调控发电用水量,基于小波包变换(WPT)数据分解方法,菲克定律优化(FLA)算法、正则化极限学习机(RELM),提出WPT-FLA-RELM预测模型,并将其应用于云南省马鹿塘水电站入库日径流多步预测.首先利用WPT... 为提高水电站入库径流多步预测精度,精准调控发电用水量,基于小波包变换(WPT)数据分解方法,菲克定律优化(FLA)算法、正则化极限学习机(RELM),提出WPT-FLA-RELM预测模型,并将其应用于云南省马鹿塘水电站入库日径流多步预测.首先利用WPT将水电站入库日径流时间序列分解为1个周期项分量和3个波动项分量;然后利用FLA及遗传算法(GA)、粒子群优化(PSO)算法优化RELM输入层权值和隐含层偏差(超参数);最后利用优化获得的最佳超参数建立WPT-FLA-RELM及WPT-GA-RELM、WPT-PSO-RELM模型对入库日径流周期项及波动项分量进行预测,重构后得到最终预测结果,并构建WPT-FLA-极限学习机(ELM)、WPT-FLA-BP模型和未经优化的WPT-RELM模型作对比分析模型. 展开更多
关键词 日径流预测 正则化极限学习机 菲克定律优化算法 小波包变换 水电站水库
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TA15合金富氧α层扩散分析及厚度预测
12
作者 刘吉琛 刘伟 +3 位作者 李保永 廖子颖 丁科迪 何慧敏 《航天制造技术》 2023年第6期23-29,共7页
在钛合金产品高温成形过程中,表面会吸附大气氛围中的氧、氮、氢,形成包括富氧α层、氧化层以及防护涂料在内的污染层。污染层会降低材料的抗拉强度、断后伸长率等力学性能,缩短产品的使用寿命。本文利用菲克第二定律对TA15合金在860~95... 在钛合金产品高温成形过程中,表面会吸附大气氛围中的氧、氮、氢,形成包括富氧α层、氧化层以及防护涂料在内的污染层。污染层会降低材料的抗拉强度、断后伸长率等力学性能,缩短产品的使用寿命。本文利用菲克第二定律对TA15合金在860~950℃下的富氧α层厚度进行研究,并利用恒定温度下求解方法,解得氧元素在TA15合金内扩散的激活能Q为211897.4J/mol,并求得其扩散曲线。最后,提出利用面积求解TA15合金在工艺状态下富氧α层厚度的方法,为后续研究提供思路。 展开更多
关键词 TA15 钛合金 富氧α层 菲克第二定律 变温扩散
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食品干燥过程中水分扩散特性的研究进展 被引量:15
13
作者 杨爱金 刘璇 +2 位作者 毕金峰 吕健 王轩 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2012年第5期247-250,共4页
主要综述近年来国内外对食品干燥过程中水分扩散特性的研究现状,分析干燥过程中物料性质、工艺参数、前处理作用、干燥方式等对水分扩散特性的影响,以及水分扩散迁移与干燥产品品质之间的联系,旨在为干燥理论研究的完善提供参考。
关键词 干燥 水分扩散特性 菲克定律 模型
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不锈钢与耐热钢焊接过渡区的碳迁移现象分析 被引量:5
14
作者 李德元 娄建新 +2 位作者 王晓宇 张晶 谢天男 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第5期491-495,514,共6页
为了在理论上对不锈钢和耐热钢异种钢焊接碳迁移过程进行定量分析,针对熔合区产生的碳迁移现象,首先根据化学位梯度将碳元素的实际浓度转换为等效浓度,利用菲克定律对扩散过程进行了计算.根据计算结果推导出碳扩散理论公式并绘制理论曲... 为了在理论上对不锈钢和耐热钢异种钢焊接碳迁移过程进行定量分析,针对熔合区产生的碳迁移现象,首先根据化学位梯度将碳元素的实际浓度转换为等效浓度,利用菲克定律对扩散过程进行了计算.根据计算结果推导出碳扩散理论公式并绘制理论曲线,利用电子扫描显微镜对垂直于熔合线的方向进行成分分析并绘制实际碳扩散曲线.结果表明:理论曲线与实测曲线基本相同.通过这种方法可较为准确地推导出碳迁移的趋势,为今后异种钢碳扩散计算提供了理论基础. 展开更多
关键词 异种钢焊接 扩散 碳迁移 增碳层 脱碳层 熔合区 菲克定律 成分分布
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油纸绝缘微水二次扩散过渡过程的分析 被引量:12
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作者 林元棣 廖瑞金 +1 位作者 夏桓桓 杨丽君 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期16-25,共10页
以菲克第二定律为基础建立数学模型,分析了变压器油纸绝缘纸中水分一次扩散未达到稳态时,外部条件改变导致绝缘纸中稳态水分含量改变,进而引发的绝缘纸中水分发生二次扩散过程。重点分析了由于一次扩散不充分引起的二次扩散过程中的过... 以菲克第二定律为基础建立数学模型,分析了变压器油纸绝缘纸中水分一次扩散未达到稳态时,外部条件改变导致绝缘纸中稳态水分含量改变,进而引发的绝缘纸中水分发生二次扩散过程。重点分析了由于一次扩散不充分引起的二次扩散过程中的过渡过程,并进行了实验验证。提出表征二次扩散过渡过程的特征量,即过渡时间和相对误差。过渡时间是从二次扩散开始到绝缘纸中水分扩散方向处处一致的时间,受温度、纸厚和一次扩散平衡率的独立作用;相对误差是以一次扩散水分均值作为二次扩散水分起始分布造成的误差,相对误差峰值表征二次扩散过渡过程的强度,受一次扩散平衡率、二次扩散稳态水分含量影响,相对误差峰值时间表征二次扩散过渡过程的速度,受温度和纸厚的影响。 展开更多
关键词 菲克定律 油纸绝缘 水分扩散 过渡过程
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乳清蛋白抗菌薄膜中山梨酸钾的扩散性研究 被引量:6
16
作者 张玉亭 雷桥 +2 位作者 包建强 潘家祯 黄志英 《食品工业科技》 CAS CSCD 北大核心 2015年第13期262-265,287,共5页
将山梨酸钾添加至乳清分离蛋白成膜液中制成抗菌包装薄膜,通过扩散实验并结合菲克扩散理论,研究了在不同浓度、温度、p H条件下抗菌蛋白薄膜中山梨酸钾的扩散行为。根据幂律模型的扩散指数,发现p H3.8时山梨酸钾的初期释放动力学属于非... 将山梨酸钾添加至乳清分离蛋白成膜液中制成抗菌包装薄膜,通过扩散实验并结合菲克扩散理论,研究了在不同浓度、温度、p H条件下抗菌蛋白薄膜中山梨酸钾的扩散行为。根据幂律模型的扩散指数,发现p H3.8时山梨酸钾的初期释放动力学属于非菲克扩散,而在其他条件下基本符合菲克第一扩散定律。扩散系数研究表明:抗菌膜中山梨酸钾浓度增加,温度升高,p H降低,扩散系数呈非线性增大;模拟液p H3.8时,由于薄膜溶胀性较大,山梨酸钾的扩散系数在35℃条件下高达5.722×10-12m2/s;通过阿伦尼乌斯公式中活化能比较,发现山梨酸钾的扩散系数在p H为3.8的模拟液中最易受温度影响。 展开更多
关键词 山梨酸钾 乳清蛋白膜 溶胀 菲克定律 扩散性
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基于有限掺混长度概念的悬沙浓度垂线分布研究 被引量:17
17
作者 严冰 张庆河 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2008年第1期9-16,共8页
从掺混长度理论的基本假定入手,分析菲克定律解释紊动扩散现象的局限性,根据有限掺混长度概念,对明渠流中悬沙浓度垂线分布进行研究:由垂向紊动强度确定掺混速度,分析水体和泥沙作为不同研究对象时掺混长度的差异,定义水体掺混长度和泥... 从掺混长度理论的基本假定入手,分析菲克定律解释紊动扩散现象的局限性,根据有限掺混长度概念,对明渠流中悬沙浓度垂线分布进行研究:由垂向紊动强度确定掺混速度,分析水体和泥沙作为不同研究对象时掺混长度的差异,定义水体掺混长度和泥沙掺混长度概念,依据卡门紊流相似假说和水流剪切应力分布特征,确定泥沙掺混长度的垂线分布,考虑浓度对泥沙沉降速度的抑制作用,建立明渠流中悬沙浓度垂线分布模型,并进一步分析浓度和颗粒大小对泥沙掺混长度的影响。计算值和测量值的比较表明,该浓度分布模型能够较好地反映明渠流中悬沙浓度垂线分布特征。 展开更多
关键词 有限掺混长度 挟沙水流 浓度分布 菲克定律
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纤维素/磷酸/多聚磷酸液晶溶液的凝固性能 被引量:2
18
作者 李振国 胡盼盼 +1 位作者 胡祖明 刘兆峰 《合成纤维工业》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期12-14,17,共4页
通过捏合机制备了纤维素在磷酸/多聚磷酸复合溶剂中的液晶溶液。讨论了纤维素在该溶剂体系中的溶解性能。利用显微镜观察法测定了该液晶溶液在丙酮、乙醇、正丙醇、乙酸乙酯、乙二醇的凝固浴中凝固层厚度随时间的变化。结果表明:在所有... 通过捏合机制备了纤维素在磷酸/多聚磷酸复合溶剂中的液晶溶液。讨论了纤维素在该溶剂体系中的溶解性能。利用显微镜观察法测定了该液晶溶液在丙酮、乙醇、正丙醇、乙酸乙酯、乙二醇的凝固浴中凝固层厚度随时间的变化。结果表明:在所有的凝固浴中凝固层厚度与时间的平方根成线性关系,且相关系数很高。利用菲克定律为基础的一维扩散模型对实验数据进行分析,表明所采用的凝固厚度的测试方法准确,凝固速度可作为表征凝固过程的合理参数。 展开更多
关键词 纤维素 磷酸 多聚磷酸 液晶溶液 凝固速度 菲克定律
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高结合率氧化铜矿高温搅拌浸出 被引量:3
19
作者 黄明清 王洪江 +1 位作者 吴爱祥 杨保华 《铜业工程》 CAS 2011年第3期21-24,共4页
对某高山矿区的碱性高结合率氧化铜矿进行铜物相分析和多元素分析,探明高结合率是因为铜微粒镶嵌于铜与氧化铁胶体共生沉淀生成的褐铁矿中。结合菲克定律,通过5组试验研究了不同液固比、初始硫酸浓度、浸出温度和浸出时间对矿石高温搅... 对某高山矿区的碱性高结合率氧化铜矿进行铜物相分析和多元素分析,探明高结合率是因为铜微粒镶嵌于铜与氧化铁胶体共生沉淀生成的褐铁矿中。结合菲克定律,通过5组试验研究了不同液固比、初始硫酸浓度、浸出温度和浸出时间对矿石高温搅拌浸出的影响行为;验证得出最佳浸出条件为-200目的矿石占80%,液固比3∶1,浸出时间1h,浸出温度80°C,初始H2SO4浓度120g/L,搅拌速度180r/min,此时铜浸出率75.12%,铁浸出率10.19%,吨矿耗酸量172.44kg,综合效果好。 展开更多
关键词 高结合率氧化铜 菲克定律 高温搅拌浸出 酸耗 原电池效应
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航空碳纤维复合材料湿热特性实验及理论模型研究 被引量:3
20
作者 蔺越国 卢翔 +3 位作者 谭娜 贾宝惠 李伟 李慧萍 《高科技纤维与应用》 CAS 2017年第3期18-21,29,共5页
采取实验结合数值仿真的方法,对两种不同铺层的碳纤维复合材料(CFRP)UD[0]_8和QI[90/0/45]_S在80℃中温和90%相对湿度(RH)环境下的吸湿特性进行了分析研究。结果表明,CFRP的吸湿特性服从水分扩散的Fick定律,利用Fick定律可以有效地确定C... 采取实验结合数值仿真的方法,对两种不同铺层的碳纤维复合材料(CFRP)UD[0]_8和QI[90/0/45]_S在80℃中温和90%相对湿度(RH)环境下的吸湿特性进行了分析研究。结果表明,CFRP的吸湿特性服从水分扩散的Fick定律,利用Fick定律可以有效地确定CFRP的水分扩散系数D和饱和质量分数M_∞,通过实验测定的参数,建立有限元仿真模型并进行数值仿真,仿真结果可以很好的模拟水份在试件内部的扩散过程和分布规律。这一研究结果可以为飞机结构设计和工程应用提供理论基础和实验数据支持。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 湿热特性 菲克定律 理论模型 实验研究
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